繊維強化樹脂製筒状体の製造方法
【課題】長手方向の途中に太径部を有する繊維強化樹脂製筒状体の製造方法において、マンドレルに対する中子の形成を簡単にすると共に、繊維強化樹脂製筒状体を成形後の中子の除去を容易にし、生産性を向上するようにした繊維強化樹脂製筒状体の製造方法を提供する。
【解決手段】マンドレル１の長手方向途中に水分を含有した天然粘土２により太径の中子３を形成し、天然粘土２が固化したのちマンドレル１に中子３を被覆するようにプリプレグを巻き付けて筒状体４を形成し、プリプレグを加熱硬化させたのち筒状体４からマンドレル１を抜き取ると共に、水７を筒状体４内へ流し入れて中子３を溶解除去する。
【解決手段】マンドレル１の長手方向途中に水分を含有した天然粘土２により太径の中子３を形成し、天然粘土２が固化したのちマンドレル１に中子３を被覆するようにプリプレグを巻き付けて筒状体４を形成し、プリプレグを加熱硬化させたのち筒状体４からマンドレル１を抜き取ると共に、水７を筒状体４内へ流し入れて中子３を溶解除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂製筒状体の製造方法に関し、更に詳しくは長手方向の途中に太径部を有する繊維強化樹脂製筒状体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ゴルフクラブシャフトなどに代表される筒状体においては、軽量化と共に優れた高強度・高弾性を利用した繊維強化樹脂製の材料が多く用いられるようになっている。これら繊維強化樹脂製筒状体は、炭素繊維やガラス繊維などのマルチフィラメント繊維にエポキシ樹脂などの未硬化樹脂を含浸させたプリプレグを、マンドレルの周囲に筒状に巻き付け、未硬化樹脂を加熱硬化した後にマンドレルを引き抜くことにより製造されている。
【０００３】
近年、ゴルフクラブに対する要求特性は多様化し、フレックス配分や重量配分の最適化を図るため、その長尺方向の途中に太径部を設けるようにしたものが注目されている。
【０００４】
しかし、このような太径部を有する繊維強化樹脂製筒状体を製造するためにマンドレルの長手方向途中に太径部を形成すると、プリプレグの硬化後にマンドレルを引き抜くことができなくなるため、特許文献１や特許文献２が提案されている。
【０００５】
特許文献１は、マンドレルの長手方向の途中に形成する太径の中子として、マンドレルに複数の分割片を組み合わせた中子を外装するようにしたものである。また、特許文献２は、マンドレルの途中にテープを複数層に巻き重ねて中子を形成するようにしたものである。
【０００６】
しかし、いずれの場合も、プリプレグ硬化後のゴルフクラブシャフトからマンドレルマンドレルを抜き出した後に行う中子の除去作業が非常に難しいという問題がある。複数の分割片で構成した中子の場合は、ゴルフクラブシャフトから分割片を抜き出すとき、ゴルフクラブシャフトが細いため分割片が途中で引っ掛かり、円滑に取り出しができないため手間と時間がかかり、生産性が悪いことである。また、テープを多重に巻き重ねた中子の場合も、その多重の積層体からテープを除去しながら、細いゴルフクラブシャフトから抜き出すことは簡単ではなく、手間と時間がかかる。しかも、いずれの中子の場合も、形成可能な中子の形状が制約され、どのような形状にも自由に形成できるものではなかった。
【特許文献１】特開平８−５２８２０号公報
【特許文献２】特開平９−２７１５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、長手方向の途中に太径部を有する繊維強化樹脂製筒状体の製造方法において、マンドレルに対する中子の形成を簡単にすると共に、繊維強化樹脂製筒状体を成形後の中子の除去を容易にし、生産性を向上するようにした繊維強化樹脂製筒状体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明の筒状成形体の製造方法は、マンドレルにプリプレグを巻き付けて長手方向途中に太径部を有する筒状体を成形する繊維強化樹脂製筒状体の製造方法において、前記マンドレルの長手方向途中に天然粘土により太径の中子を形成し、前記天然粘土が固化したのち前記マンドレルに前記中子を被覆するようにプリプレグを巻き付けて筒状体を形成し、前記プリプレグを加熱硬化させたのち前記筒状体から前記マンドレルを抜き取ると共に、前記中子を溶解除去することを特徴とするものである。
【０００９】
天然粘土には、粒子状又は繊維状の補強材を混合して中子を形成することが望ましい。粒子状の補強材は、金属、セラミック及びプラスチックの少なくとも１種から選ばれた材料からなり、その粒径は１８０〜１１８０μｍであることが望ましい。繊維状の補強材は、天然繊維からなり、その長さは３００〜１２００μｍであることが望ましい。
【００１０】
プリプレグとして糸状のプリプレグを使用し、マンドレルにブレーディング法又はフィラメントワインディング法で巻き付けることが望ましい。
【００１１】
本発明の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法は、ゴルフクラブシャフトの製造に好ましく用いられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法によれば、マンドレル上の中子を天然粘土で形成するので、形状自由度の高い形成をすることができ、またプリプレグ硬化後の筒状体からマンドレルを引き抜いた後に行う中子の除去は、液体で洗浄するだけで簡単に溶解除去できるので生産性を向上することができる。しかも、天然粘土は環境を汚染することはないため、環境保全にも寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態からなる繊維強化樹脂製筒状体の製造方法における製造工程を示す。
【００１５】
まず、図１（ａ）に示すようなテーパー状の金属製マンドレル１を用意し、その長手方向の途中に、図１（ｂ）のように水分を含有した天然粘土２により太径の中子３を形成する。天然粘土２は、シリコンやアルミニウムなどの粘土鉱物を主成分とする粘土であり、水分を含有することにより可塑性と粘性の特性を示す。このように天然粘土２は可塑性と粘性とを有するため、中子３を所望する任意の形状に容易に形成することができると共に、マンドレル１に固定することができる。天然粘土２で形成した中子３は、放置又は加熱するなどして乾燥固化させる。
【００１６】
次に、図１（ｃ）のように、マンドレル１及び中子３の周囲に糸状のプリプレグを、筒状体４を形成するように巻き付ける。プリプレグは公知のものがいずれも使用可能であり、炭素繊維、ガラス繊維などの引き揃えられた長繊維に、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの未硬化の熱硬化樹脂を含浸したものが使用される。糸状のプリプレグの巻き付け方法としては、図２に示すように、２本の糸状プリプレグ５、５をマンドレル１に軸方向を挟んで互いに反対方向から交互に網目状に巻き付けるブレーディング法や、図３に示すように、幅広のテープ状のプリプレグ６を、回転するマンドレル１にテープ幅の約１／３〜１／２が重なり合うように螺旋状に巻き付けるフィラメントワインディング法などが好ましく使用される。このように形成した筒状体４のプリプレグを加熱処理して未硬化の樹脂を硬化させる。
【００１７】
そして、図１（ｄ）のように、プリプレグが硬化した筒状体４からマンドレル１を引き抜いた後に、その空胴となった筒状体４の中に、図１（ｅ）のように水７を流し入れ、内部に残存する中子３の天然粘土２に水７を吸収させて溶解させ、溶解液９として水洗除去する。このようにして中子３が完全除去された中空の繊維強化樹脂製筒状体であるゴルフクラブシャフト８が得られる。
【００１８】
このような製造方法において、天然粘土２からなる中子３は適度の剛性を有するものであることが望ましい。適度の剛性を付与することにより、プリプレグが硬化時に収縮しても中子３が破損することはない。
【００１９】
このような剛性を与えるため、天然粘土には、粒子状又は繊維状の補強材を混合することが望ましい。このうち補強材としては、金属、セラミック及びプラスチックから選ばれる少なくとも１種である材料からなるものが好ましく、またその粒径としては、１８０〜１１８０μｍであることが好ましい。また、繊維状の補強材としては天然繊維が好ましく、またその長さは、３００〜１２００μｍであることが好ましい。金属としてはスチール系のものが、セラミックとしてはセラミックビーズが、プラスチックとしてはナイロン系のものが、それぞれ例示される。また、天然繊維としては、藁や葦などの植物繊維が例示される。
【００２０】
本発明においては、中子３の天然粘土２を溶解する際に発生する溶解液９に含まれる粘土鉱物は自然界に存在するものであるので、環境を汚染することはなく、環境保全に寄与することができる。また、溶解液９から粘土鉱物及び／又は補強材を回収して再利用する場合には、製造コストを低減することができる。
【００２１】
なお、本実施形態ではゴルフクラブシャフトを例としているが、本発明は釣竿、その他工作機械や車輌などに用いられる中空軸などの他の筒状体についても同様の工程により製造することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の筒状成形体の製造方法によりゴルフクラブシャフトを製造する場合の工程図である。
【図２】ブレーディング法の説明図である。
【図３】フィラメントワインディング法の説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ マンドレル
２ 天然粘土
３ 中子
４ 筒状体
５ 糸状のプリプレグ
６ 幅広のテープ状のプリプレグ
７ 水
８ ゴルフクラブシャフト
９ 溶解液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂製筒状体の製造方法に関し、更に詳しくは長手方向の途中に太径部を有する繊維強化樹脂製筒状体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ゴルフクラブシャフトなどに代表される筒状体においては、軽量化と共に優れた高強度・高弾性を利用した繊維強化樹脂製の材料が多く用いられるようになっている。これら繊維強化樹脂製筒状体は、炭素繊維やガラス繊維などのマルチフィラメント繊維にエポキシ樹脂などの未硬化樹脂を含浸させたプリプレグを、マンドレルの周囲に筒状に巻き付け、未硬化樹脂を加熱硬化した後にマンドレルを引き抜くことにより製造されている。
【０００３】
近年、ゴルフクラブに対する要求特性は多様化し、フレックス配分や重量配分の最適化を図るため、その長尺方向の途中に太径部を設けるようにしたものが注目されている。
【０００４】
しかし、このような太径部を有する繊維強化樹脂製筒状体を製造するためにマンドレルの長手方向途中に太径部を形成すると、プリプレグの硬化後にマンドレルを引き抜くことができなくなるため、特許文献１や特許文献２が提案されている。
【０００５】
特許文献１は、マンドレルの長手方向の途中に形成する太径の中子として、マンドレルに複数の分割片を組み合わせた中子を外装するようにしたものである。また、特許文献２は、マンドレルの途中にテープを複数層に巻き重ねて中子を形成するようにしたものである。
【０００６】
しかし、いずれの場合も、プリプレグ硬化後のゴルフクラブシャフトからマンドレルマンドレルを抜き出した後に行う中子の除去作業が非常に難しいという問題がある。複数の分割片で構成した中子の場合は、ゴルフクラブシャフトから分割片を抜き出すとき、ゴルフクラブシャフトが細いため分割片が途中で引っ掛かり、円滑に取り出しができないため手間と時間がかかり、生産性が悪いことである。また、テープを多重に巻き重ねた中子の場合も、その多重の積層体からテープを除去しながら、細いゴルフクラブシャフトから抜き出すことは簡単ではなく、手間と時間がかかる。しかも、いずれの中子の場合も、形成可能な中子の形状が制約され、どのような形状にも自由に形成できるものではなかった。
【特許文献１】特開平８−５２８２０号公報
【特許文献２】特開平９−２７１５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、長手方向の途中に太径部を有する繊維強化樹脂製筒状体の製造方法において、マンドレルに対する中子の形成を簡単にすると共に、繊維強化樹脂製筒状体を成形後の中子の除去を容易にし、生産性を向上するようにした繊維強化樹脂製筒状体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明の筒状成形体の製造方法は、マンドレルにプリプレグを巻き付けて長手方向途中に太径部を有する筒状体を成形する繊維強化樹脂製筒状体の製造方法において、前記マンドレルの長手方向途中に天然粘土により太径の中子を形成し、前記天然粘土が固化したのち前記マンドレルに前記中子を被覆するようにプリプレグを巻き付けて筒状体を形成し、前記プリプレグを加熱硬化させたのち前記筒状体から前記マンドレルを抜き取ると共に、前記中子を溶解除去することを特徴とするものである。
【０００９】
天然粘土には、粒子状又は繊維状の補強材を混合して中子を形成することが望ましい。粒子状の補強材は、金属、セラミック及びプラスチックの少なくとも１種から選ばれた材料からなり、その粒径は１８０〜１１８０μｍであることが望ましい。繊維状の補強材は、天然繊維からなり、その長さは３００〜１２００μｍであることが望ましい。
【００１０】
プリプレグとして糸状のプリプレグを使用し、マンドレルにブレーディング法又はフィラメントワインディング法で巻き付けることが望ましい。
【００１１】
本発明の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法は、ゴルフクラブシャフトの製造に好ましく用いられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法によれば、マンドレル上の中子を天然粘土で形成するので、形状自由度の高い形成をすることができ、またプリプレグ硬化後の筒状体からマンドレルを引き抜いた後に行う中子の除去は、液体で洗浄するだけで簡単に溶解除去できるので生産性を向上することができる。しかも、天然粘土は環境を汚染することはないため、環境保全にも寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態からなる繊維強化樹脂製筒状体の製造方法における製造工程を示す。
【００１５】
まず、図１（ａ）に示すようなテーパー状の金属製マンドレル１を用意し、その長手方向の途中に、図１（ｂ）のように水分を含有した天然粘土２により太径の中子３を形成する。天然粘土２は、シリコンやアルミニウムなどの粘土鉱物を主成分とする粘土であり、水分を含有することにより可塑性と粘性の特性を示す。このように天然粘土２は可塑性と粘性とを有するため、中子３を所望する任意の形状に容易に形成することができると共に、マンドレル１に固定することができる。天然粘土２で形成した中子３は、放置又は加熱するなどして乾燥固化させる。
【００１６】
次に、図１（ｃ）のように、マンドレル１及び中子３の周囲に糸状のプリプレグを、筒状体４を形成するように巻き付ける。プリプレグは公知のものがいずれも使用可能であり、炭素繊維、ガラス繊維などの引き揃えられた長繊維に、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの未硬化の熱硬化樹脂を含浸したものが使用される。糸状のプリプレグの巻き付け方法としては、図２に示すように、２本の糸状プリプレグ５、５をマンドレル１に軸方向を挟んで互いに反対方向から交互に網目状に巻き付けるブレーディング法や、図３に示すように、幅広のテープ状のプリプレグ６を、回転するマンドレル１にテープ幅の約１／３〜１／２が重なり合うように螺旋状に巻き付けるフィラメントワインディング法などが好ましく使用される。このように形成した筒状体４のプリプレグを加熱処理して未硬化の樹脂を硬化させる。
【００１７】
そして、図１（ｄ）のように、プリプレグが硬化した筒状体４からマンドレル１を引き抜いた後に、その空胴となった筒状体４の中に、図１（ｅ）のように水７を流し入れ、内部に残存する中子３の天然粘土２に水７を吸収させて溶解させ、溶解液９として水洗除去する。このようにして中子３が完全除去された中空の繊維強化樹脂製筒状体であるゴルフクラブシャフト８が得られる。
【００１８】
このような製造方法において、天然粘土２からなる中子３は適度の剛性を有するものであることが望ましい。適度の剛性を付与することにより、プリプレグが硬化時に収縮しても中子３が破損することはない。
【００１９】
このような剛性を与えるため、天然粘土には、粒子状又は繊維状の補強材を混合することが望ましい。このうち補強材としては、金属、セラミック及びプラスチックから選ばれる少なくとも１種である材料からなるものが好ましく、またその粒径としては、１８０〜１１８０μｍであることが好ましい。また、繊維状の補強材としては天然繊維が好ましく、またその長さは、３００〜１２００μｍであることが好ましい。金属としてはスチール系のものが、セラミックとしてはセラミックビーズが、プラスチックとしてはナイロン系のものが、それぞれ例示される。また、天然繊維としては、藁や葦などの植物繊維が例示される。
【００２０】
本発明においては、中子３の天然粘土２を溶解する際に発生する溶解液９に含まれる粘土鉱物は自然界に存在するものであるので、環境を汚染することはなく、環境保全に寄与することができる。また、溶解液９から粘土鉱物及び／又は補強材を回収して再利用する場合には、製造コストを低減することができる。
【００２１】
なお、本実施形態ではゴルフクラブシャフトを例としているが、本発明は釣竿、その他工作機械や車輌などに用いられる中空軸などの他の筒状体についても同様の工程により製造することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の筒状成形体の製造方法によりゴルフクラブシャフトを製造する場合の工程図である。
【図２】ブレーディング法の説明図である。
【図３】フィラメントワインディング法の説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ マンドレル
２ 天然粘土
３ 中子
４ 筒状体
５ 糸状のプリプレグ
６ 幅広のテープ状のプリプレグ
７ 水
８ ゴルフクラブシャフト
９ 溶解液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンドレルにプリプレグを巻き付けて長手方向途中に太径部を有する筒状体を成形する繊維強化樹脂製筒状体の製造方法において、
前記マンドレルの長手方向途中に天然粘土により太径の中子を形成し、前記天然粘土が固化したのち前記マンドレルに前記中子を被覆するようにプリプレグを巻き付けて筒状体を形成し、前記プリプレグを加熱硬化させたのち前記筒状体から前記マンドレルを抜き取ると共に、前記中子を溶解除去する繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項２】
前記天然粘土に粒子状又は繊維状の補強材を混合して前記中子を形成する請求項１に記載の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項３】
前記粒子状の補強材が金属、セラミック及びプラスチックの少なくとも１種から選ばれた材料からなる請求項２に記載の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項４】
前記粒子状の補強材の粒径が１８０〜１１８０μｍである請求項２又は３に記載の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項５】
前記繊維状の補強材が天然繊維からなる請求項２に記載の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項６】
前記繊維状の補強材の長さが３００〜１２００μｍである請求項２又は５に記載の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項７】
前記プリプレグとして糸状のプリプレグを使用し、該糸状のプリプレグを前記マンドレルにブレーディング法又はフィラメントワインディング法で巻き付ける請求項１〜６のいずれかに記載の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項８】
前記繊維強化樹脂製筒状体がゴルフクラブシャフトである請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項１】
マンドレルにプリプレグを巻き付けて長手方向途中に太径部を有する筒状体を成形する繊維強化樹脂製筒状体の製造方法において、
前記マンドレルの長手方向途中に天然粘土により太径の中子を形成し、前記天然粘土が固化したのち前記マンドレルに前記中子を被覆するようにプリプレグを巻き付けて筒状体を形成し、前記プリプレグを加熱硬化させたのち前記筒状体から前記マンドレルを抜き取ると共に、前記中子を溶解除去する繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項２】
前記天然粘土に粒子状又は繊維状の補強材を混合して前記中子を形成する請求項１に記載の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項３】
前記粒子状の補強材が金属、セラミック及びプラスチックの少なくとも１種から選ばれた材料からなる請求項２に記載の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項４】
前記粒子状の補強材の粒径が１８０〜１１８０μｍである請求項２又は３に記載の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項５】
前記繊維状の補強材が天然繊維からなる請求項２に記載の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項６】
前記繊維状の補強材の長さが３００〜１２００μｍである請求項２又は５に記載の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項７】
前記プリプレグとして糸状のプリプレグを使用し、該糸状のプリプレグを前記マンドレルにブレーディング法又はフィラメントワインディング法で巻き付ける請求項１〜６のいずれかに記載の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【請求項８】
前記繊維強化樹脂製筒状体がゴルフクラブシャフトである請求項１〜７のいずれかに記載の繊維強化樹脂製筒状体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−９０５１４（Ｐ２００９−９０５１４Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６２１６５（Ｐ２００７−２６２１６５）
【出願日】平成１９年１０月５日（２００７．１０．５）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月５日（２００７．１０．５）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]